五、金属空气电池
    金属空气电池MAB是一类特殊的燃料电池，也是新一代绿色二次电池的代表之一。金属空气电池发挥了燃料电池的优点，以空气中的氧作为正极活性物质，金属锌（或铝、理等）作为负极活性物质，空气中的氧气可源源不断地通过气体扩散电极到达电化学反应界面与金属锌（或铝）反应而放出电能。金属空气电池具有成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高等优点，因此，被称为面向21世纪的绿色能源。
    1．金属空气电池结构及工作原理
    如图46所示，金属空气电池主要由正极、负极、电解液三大部分组成。金属空气电池的工作原理如下。

    （1）正极（空气电极）  一个空气电极一般由三层组成------催化层、防水透气层及用来增加电极机械强度的金属集流导电网。空气中的氧在电极参加反应时，首先通过扩散溶入溶液，然后在液相中扩散，在电极表面进行化学吸附，最后在催化层进行电化学还原。因此，催化层的性能和催化剂的选择直接关系到空气电极性能的好坏。而空气电极反应是在气、液、固三相界面上进行的，电极内部能否形成尽可能多的有效三相界面，将影响催化剂的利用率和电极的传质过程。在放电过程中，氧气在三相界面上被电化学催化还原为氢氧根离子，发生反应式为：

   （2）负极（金属电极）  金属空气电池的理论能量密度只取决于负极，即燃料电极，这是电池中传递的唯一活性物质。金属阳极通常都要根据具体的金属性质进行金属成分或形态的加工处理，以满足电池要求。目前负极主要研究的有铝或锌等金属合金。以锌为例，放电时，锌在碱性溶液中发生反应为：

    在电池中发生的总反应为：

（3）电解液  空气电极在反应过程中产生氢氧根离子，它的电动势一般由溶液中的组载根离子的浓度决定。俏若OH－离子局部地增加，那么由于电势变化过速会引起严盆的极化。缓冲溶液能降低pH变化，也即降低氢氧根离子浓度的变化，这样可减小极化而提供更大的电流。酸和碱都是比较好的缓冲溶液，因此最令人满意的空气电极均采用高浓度的孩性或酸性电解液。碱性和酸性电解液均有缺点，碱性电解液会被空气中的二氧化碳污染，酸性电解液会与低廉的催化剂作用使之腐蚀，同时也腐蚀用于空气电极的集流体。实用上，人们一般还能容许碱性电解液的缺点。有些金属空气电池采用近乎中性的含水电解液，如氯化钠或碳酸钾，但它们只限于低电流密度使用。
    2.  金属空气电池的类型
    随着科学技术的发展，金属空气电池已经发展出许多种类。常见的有锌空气电池、铝空气电池、锂空气电池、铁空气电池等。
    （1）锌空气电池  锌空气电池（zinc air battery）是用活性炭吸附空气中的级或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池，又称锌氧电
池，分为中性和碱性两个体系的锌空气电池，分别用字母A和P表示，其后再用数字表示电池的型号。锌空气电池反应的标准电压为1. 65V，理论比能量达到1350W·h/kg，实际的比能量为200W·h/kg。锌空气电池的充电过程进行得十分缓慢，为解决这一问题，通常锌空气电池的正极锌板或锌粒，被氧化成氧化锌而失效后，一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的方法，使锌空气电池得到完全更新。

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